AM：兼具高能量/功率密度的可拉伸生物降解电池!

要实现一个可持续、技术先进的未来，就必须解决电子废物问题。可生物降解形式的电子产品通过其环境友好性提供了一条可行的道路。随着每天生产的设备数量以及它们的应用领域不断增加，必须开发能够维持现代电子产品高功率需求的可降解电池。同时，与用户密切互动的电子产品或为软体机器人设备提供动力的整合需要高度的顺应性，这使可拉伸电池变得不可或缺。

约翰内斯·开普勒大学Martin Kaltenbrunner等报告了一个新的概念，即将内在可拉伸性与工程可拉伸性相结合，为可持续和可拉伸的电子产品制备高功率的生物可降解电池。

图1. 完全可拉伸可降解电池的设计与制造

具体而言，作者展示了高度可拉伸的kirigami图案镁和钼金属箔与内在可拉伸的凝胶的结合，形成了一个完全可降解的可拉伸电池。这种设计包括一个作为正极的三氧化钼（MoO₃）浆料，一个作为集流体的钼箔和一个作为负极的镁箔。钼和镁都具有良好的生物相容性（摄入量上限分别为350 mg day^-1和2000 μg day^{– 1}），这使它们适合于与人体密切接触的应用。海藻酸钙电解质凝胶作为电池的可拉伸隔膜。至于电池的外壳和金属电极层的骨架，作者采用了一种可生物降解的聚合物。

具体来说，聚癸二酸甘油酯（PGS）具有很高的固有弹性，因此无需进一步的步骤使封装可拉伸。研究显示，这种设计提供了高性能的水平，同时具有高的设备适应性，并首次实现了循环弹性。所得电池实现了196 μW cm^-2的峰值功率输出和1.72 mWh cm^-2的能量密度，与非可拉伸降解电池的性能相当。

图2. 可拉伸电池的化学和电气特性

此外，该电池可承受弯曲、扭曲和单轴拉伸等变形，而没有重大性能损失。更重要的是，使用后，通过浸泡在水溶液中可以引发生物降解。进一步，作者展示了一种在电极和电池中设计双轴拉伸性的方法，该方法可实现高达20%的面积扩展。

此外，可生物降解的电池能被用来为皮肤上的生物医学传感器贴片供电，从而实现对汗液中钠浓度的监测。总之，这项工作制备可拉伸和可生物降解电池的方法表现出高功率输出，这表明这种新型途径在实现软电子和潜在的机器人的可持续电源方面具有很大潜力。

图3. 无固定生物传感器贴片中电池的生物降解和皮肤使用

Stretchable and Biodegradable Batteries with High Energy and Power Density. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202204457

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/11/1aa0db8903/

AM：兼具高能量/功率密度的可拉伸生物降解电池!

相关推荐

发表回复